光学镀膜的分类以及特性

光学镀膜的分类以及特性

光学制造在中国大陆的土地上方兴未艾，发展迅猛异常。中国光学制造已经开始在国际经济舞台上有了重要的地位，中国的光学玻璃产量和光学零件产量已近名列靠前。

  光学镀膜大致分为金属镀膜和电介质膜(透明膜)2种。任何一种都可以用于光学实验的反射镜，但是反射机理是完全不同的，在使用方法或特性上也存在很多不同点。

  金属膜在抛光的玻璃基板上蒸镀铝(Al)或金(Au)等金属时，会成为反射率较高的反射镜。此外，银(Ag)铂(Pt)，或铬(Cr)等金属有时也可以用于反射镜。金属膜能够在非常宽的波长谱区进行反射，且具有反射率随入射角度变化小的特征。由于没有反射的光线被金属薄膜吸收，金属薄膜的厚度稍微变厚时，光线将不能透过薄膜到达玻璃基板。

电介质膜

  电介质材料无色透明，没有像金属那样大的反射或吸收。 如果选择适当的材质和膜厚，在玻璃基板，薄膜和空气的分界面会产生干涉效果，可以得到特定的透过率?反射率的波长特性。

镀铬膜

  铬膜或其合金(铬镍铁合金)可以作为部分反射镜的光学镀膜使用。 铬膜的反射率比铝膜和金膜低，由于吸收较多而不被用于反射镜，但在宽波长谱区由于反射率和吸收率的变化较小，可以用于反射型的中性滤光片或分光镜。

镀铝膜

  铝膜在紫外到红外谱区都具有高反射率，但非常容易氧化，特别是在紫外谱区具有不稳定的特性。而且，容易受损伤，即使弄脏也不能擦拭表面。 因此，在铝膜上附加保护膜，可以保护金属膜并防止氧化或损伤。 保护膜在特定的波长谱区有保持反射率的效果，但在其它波长谱区，有时反射率会降低。 与此相反，也有只在特定的波长谱区增加反射率的特殊保护膜。

镀金膜

  在可见光谱区具有黄色的波长特性(蓝色有吸收)，但是在红外谱区的非常宽广的范围内具有较高的反射率。 由于只有金膜时不能很好地附着在玻璃表面，很容易剥落，所以一般首先蒸镀铬的底膜。 金膜柔软很容易受损伤。在特定的波长谱区使用时，可以蒸镀金膜的保护膜。在整个红外谱区使用时，经常使用不镀有保护膜的金膜。 请优良不要用纸或布擦拭金膜。一旦受损伤将不能恢复。

单层防反射膜

  光线射入玻璃基板时，会产生4%左右的反射而造成透过率的损失。但是，通过在玻璃基板上蒸镀比玻璃的折射率更低的电介质膜，可以改变玻璃基板的反射率。调节电介质膜的厚度使其光程(折射率n×膜厚d)为λ/4时，可以相互抵消玻璃基板和电介质膜，电介质膜和空气的分界面的反射，将反射率降到*低。但是，由于折射率受到薄膜材料的限制，所以反射率不能完全为零。而且，由于受玻璃基板折射率的限制，所以并不是所有玻璃基板都能得到防反射效果。

单层防反射膜(SLAR)反射率的波长特性

单层电介质防反射膜的结构示意图

多层防反射膜

  由于单层膜材料的选择范围很小，而且玻璃基板会残留一些反射。因此，通过重叠蒸镀几层薄膜，即使使用很少的薄膜材料也可以得到*佳的防反射效果。

此外，可以改变薄膜的构成，制造出降低特定波长的反射率的窄带防反射膜(NMAR)，或制造出在宽波长谱区降低反射率的宽带防反射膜(MLAR)。

窄带防反射膜(NMAR)反射率的波长特性

宽带防反射膜(BMAR)反射率的波长特性

多层电介质防反射膜的结构示意图

多层反射膜

  在玻璃基板上交替重复地蒸镀折射率较高的电介质膜和折射率较低的电介质膜时，可以得到反射率非常高的反射膜。

高折射率和低折射率的分界面会产生很少的反射。

由于每层的电介质膜的厚度都调节为λ/4的光程(折射率n×膜厚d)，在各层上反射的光线的相位相同，反射将相互合成加强。相反，经过多重反射向透过方向前进的光线则相互抵消变为零。

如果电介质膜的层数足够多，入射光线会逐渐减弱，变得几乎不能透过。

衰减的光线将全部转为反射光。由于电解质膜没有吸收，入射的光线将没有损失，成为100%的反射光。

多层电介质膜(DML)的反射率的波长特性

  通过改变多层膜的构造，可以附加某些特殊的效果。例如扩宽波长区域，相反地使透过谱区变得非常窄，使其它的波长谱区的光线不能透过，设定反射率为任意值等，可以根据需要设计各种薄膜。